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暗能量光谱仪创建迄今最大宇宙3D地图

来源:科技日报2022-01-17 09:53

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DESI的宇宙3D“CT扫描”图。地球在左下角,每个彩色点代表一个星系,而星系又由1千亿到1万亿颗恒星组成。

图片来源: D. Schlegel/伯克利实验室使用DESI的数据制作

  美国暗能量光谱仪(DESI)项目打破了之前所有3D星系调查的纪录,在完成前7个月的调查后,创建了有史以来最大、最详细的宇宙地图。这张极其详细的3D地图将有助于更好地了解暗能量及宇宙的过去和未来。调查使用的技术和取得的成就也将帮助科学家们揭示宇宙中最强大光源的秘密。

  美国伯克利实验室科学家朱利安·盖伊说:“在3D地图的星系分布中,存在巨大的星团、细丝和空隙。它们是宇宙中最大的结构。但在其中,你会发现早期宇宙的印记,以及从那时起它的膨胀历史。”

  完成调查任务需要收集覆盖整个天空三分之一以上的数百万个星系的详细色谱图像。通过将来自每个星系的光分解成它的光谱,DESI可确定光已经红移了多少,正是这些红移让DESI看到了天空的深度。

  一般来说,一个星系的光谱红移越多,它就越远。借助3D宇宙地图,物理学家可绘制星系团和超星系团的图表。这些结构带有它们最初形成的回声,当时它们只是婴儿宇宙中的涟漪。通过梳理这些回声,物理学家可使用DESI的数据来确定宇宙的膨胀历史。膨胀历史与整个宇宙的命运息息相关。

  与此同时,DESI已在推动人们对超过100亿年前的遥远过去的理解取得突破。

  美国亚利桑那大学正在使用DESI数据了解小星系中中等质量黑洞的行为。在大型星系中,活动星系核是已知宇宙中最亮的天体之一。但在较小的星系中,活动星系核可能更微弱,更难与新生恒星区分开来。DESI拍摄的光谱可帮助解决这个问题,它在天空中的广泛覆盖范围将产生比以往更多的关于小星系核心的信息。反过来,这些核心将为科学家们提供有关在早期宇宙中如何形成明亮活动星系核的线索。

  英国杜伦大学则使用DESI数据了解类星体本身的演化。人们认为,类星体开始时被一层尘埃包围,这使得它们发出的光变红,就像太阳穿过阴霾一样。随着年龄的增长,它们会驱散这些灰尘并变得更蓝。但由于缺乏关于红色类星体的数据,很难检验这一理论。DESI正在改变这一点,发现的类星体比以往任何一次调查都多,最终调查数据中预计有240万个类星体。

  目前,DESI项目已对超过750万个星系进行了编目,并且还在以每月超过100万个的速度增加。仅在2021年11月,DESI就对来自250万个星系的红移进行了编目。到2026年运行结束时,DESI的目录中预计将拥有超过3500万个星系,从而能进行各种各样的宇宙学和天体物理学研究。(记者张梦然)

[ 责编:赵宇豪 ]
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